Labor II Trinkwasser: Hygiene und Desinfektion. Margarete Bucheli

Transkript

1 Labor II Trinkwasser: Hygiene und Desinfektion Margarete Bucheli

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3 Trinkwasserhygiene

4 Moderne Trinkwasserhygiene Multiples Barrierensystem Wahl und Schutz von Wasserressourcen Test auf Indikator Mikroorganismen E. coli, Enterokokken, Gesamtkeimzahl Entkeimung Desinfektion (Chlor, Chlordioxid, Ozon, UV) Partikelabtrennung Netzmanagement

5 Versuche im Praktikum: Mikrobiologische Untersuchung von Trinkwasser E. coli Aerob mesophile Keime (AMK) Desinfektion von Trinkwasser SODIS Desinfektion mit UV Licht (254 nm) Effizienz eines Desinfektionsmittels zur Abtötung/ Hemmung des Wachstums von Mikroorganismen 5.4 Rechenaufgabe UV-Desinfektion Biodosimetrische Untersuchung

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7 HygieneVerordnung

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9 Entkeimung

10 UV Desinfektion direct DNA damage (mainly T-T dimers) (in)direct oxidative damage to various cell components, primarily from ROS? UV-C SODIS???? visible light nm

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12 Minimale UV- Dosis für Trinkwasser: 400 J m -2

13 Biological Testing of UVC-Disinfection Efficiency Biodosimeter: e.g. Bacillus subtilis spores (EU) or viruses (US) Hydraulics and UVC exposure of particles in reaction chamber is very difficult to predict, therefore... Biodosimetry Laboratory collimated beam apparatus Log-Reduktion (log(n/n 0 )) 2.4 Log-red. REF 465 J m -2 UV disinfection device UV-Dosis [J m -2 ] Dose response curve

14 Construction of a Collimated Beam Apparatus Based on the propositions and guidelines a collimated beam apparatus was constructed:

15 Chemische Desinfektion Bundesamt für Gesundheit: Javelwasser: wässrige Lösung von Kaliumhypochlorit (KClO) oder Natriumhypochlorit (NaClO)

16 Chlorung: Eingesetzte Chemikalien: Chlorgas oder Kalium-/Natriumhypochlorit Aktive desinfizierende Spezies im Trinkwasser: HOCl (Hypochlorige Säure) Minimale Chlorrestkonzentration im Trinkwasser: 0.1 mg l -1 Minimale Reaktionszeit: 20 min

17 Nachweis von freiem Chlor in Trinkwasser: Photometrische DPD-Methode N,N-Diethyl-p-phenylendiamin: Redoxindikator DPD + rosa (oxidierte Form) DPD farblos (reduzierte Form)

18 Hohe, unspezifische Reaktivität des Chlors Desinfektionsnebenprodukte: Mono-, Di-, Trichloramin Trihalogenmethane (THM) Chlorphenole Erlaubter ph-wert Bereich für Trinkwasser:

19 Trinkwasserhygiene in Entwicklungsländern

20 The need in developing countries 1/3 of the rural population in developing countries has no access to safe drinking water

21 The need for water treatment population served Population in year 2000 (millions) population % unserved served 1) Urban water supply Rural water supply ) served by improved water supplies (e.g. house connection, public standpipe, borehole, protected well rainwater collection) Health Hazard approx. 4 billion cases of diarrhoea / year and 2.2 million deaths this is an equivalent of one child dying every 15 seconds or this equals to 20 jumbo jet crashes every day represents approx. 15 % of all child deaths under the age of 5 years in developing countries (Source: Global Water Supply and Sanitation Assessment 2000 Report, WHO/UNICEF/WSSCC)

22 Experience: Boiling water Boiling of water is often not applicable as fire-wood is scarce

23 Experience: Chlorination Conventional water treatment is costly and sophisticated, lack of chemicals and people reject the taste of the water

24 The idea Sunlight can kill microorganisms Let us use the sunlight together with available plastic bottles The result is a new water treatment method: called Solar Water Disinfection: SODIS

25 Source Fill PET bottle Expose to sun (> 5h) Drink

26 Faecal coliform inactivation in a field experiment Original quality After 1 hour After 2 hours After 3 hours Faecal coliforms FC/ 100ml Water temperature C Radiation UV-A Wh/m

27 SODIS Preliminary evidence: up to 80% reduction in diarrhoea cases 2-year broad epidemiological study initiated by WHO Voraussetzungen für die effiziente Inaktivierung von E.coli : SODIS Flasche muss genügend Sonnenstrahlung bekommen (500 W/m 2 während mindestens 5 Stunden) an bewölkten Tagen: Exposition während zwei aufeinanderfogender Tage die Flasche muss die optimale Grösse haben (1-2 l) und aus passendem Material bestehen (PET) das Rohwasser muss klar genug sein (Wassertrübung < 30 NTU).

28 Erhöhung der Desinfektionseffizienz: Flasche ¾ füllen 20 sec schütteln Flasche auffüllen